(57)【要約】【課題】液量検出装置のコストを低くすることができるようにする。【解決手段】液体食品が充填（てん）されたチューブ状の包材１２と、該包材１２の外方に配設された検出部と、前記包材１２内に上下方向に延在させて配設されたガイドと、前記包材１２内の液体食品に浮かせて、かつ、前記ガイドに沿って上下方向に移動自在に配設されたフロート７３とを有する。そして、該フロート７３は、前記ガイドに対して回転が規制され、前記検出部と対向させて配設された永久磁石７４を備える。この場合、ガイドに対してフロート７３の回転が規制されるので、フロート７３内に永久磁石７４を配設するだけで液面レベルを検出することができ、包材１２に充填された液体食品の量を検出することができる。また、液量検出装置６１のコストを低くすることができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）液体食品が充填されたチューブ状の包材と、
（ｂ）該包材の外方に配設された検出部と、
（ｃ）前記包材内に上下方向に延在させて配設されたガイドと、
（ｄ）前記包材内の液体食品に浮かせて、かつ、前記ガイドに沿って上下方向に移動自在に配設されたフロートとを有するとともに、
（ｅ）該フロートは、前記ガイドに対して回転が規制され、前記検出部と対向させて配設された永久磁石を備えることを特徴とする液量検出装置。
【請求項２】
（ａ）前記フロートは貫通孔を有し、
（ｂ）前記ガイドは前記貫通孔を貫通して延在させられる請求項１に記載の液量検出装置。
【請求項３】
前記ガイドの外周面及び貫通孔の内周面は、ガイドに対してフロートの回転を規制するための回転規制面を構成する請求項２に記載の液量検出装置。
【請求項４】
前記回転規制面は非円形の形状を有する請求項３に記載の液量検出装置。
【請求項５】
前記永久磁石は、前記ガイドに対するフロートの回転位置ごとに前記検出部と対向させて配設される請求項１に記載の液量検出装置。
【請求項６】
前記フロートは、所定の位置に、フロートの回転位置を表す標示部を備える請求項１に記載の液量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液量検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、牛乳、ジュース等の液体食品を収容する包装容器を製造する包装容器製造装置においては、包材製造機によって製造されたウェブ状の包材を、リールの状態で充填（てん）機の繰出部にセットし、該繰出部から前記包材を繰り出し、充填機内を液体食品の供給に同期させて搬送するようになっている。前記包材は、紙基材、及び該紙基材の両面にポリエチレン樹脂のフィルムが被覆された可撓（とう）性の積層体から成り、必要に応じて紙基材とフィルムとの間にアルミニウム箔（はく）、ガスバリヤ性樹脂等から成るバリヤ層が形成される。
【０００３】
そして、前記包材は、繰出部から繰り出された後、縦方向にシールされてチューブ状にされ、供給パイプによってチューブ状の包材に液体食品が充填される。続いて、前記チューブ状の包材は、両側からシール手段としての誘導加熱体及び切断手段としてのカッタを備えたシール・切断装置によって挟まれ、所定の間隔ごとに横方向にシールされる。このとき、一対の成形フラップがチューブ状の包材を両側から挟み、包囲して変形させ枕（まくら）状の形状にする。その後、横方向にシールされた部分、すなわち、シール部分に沿って包材が切断され、一定量の液体食品を収容する複数の枕状の原型容器が形成され、該原型容器は、成形装置によってブリック状の包装容器に成形される。
【０００４】
ところで、チューブ状の包材内にレベルセンサを配設したり、チューブ状の包材に空気を吹き付け、包材の変形量を測定したりすることによって、液体食品が包材内に充填されているかどうかを検出することができるようにした充填機が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３３９４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の充填機においては、包材内にレベルセンサを配設する場合、該レベルセンサと液体食品とが接触するかどうかによってレベルセンサの電気的な特性が変化するようになっているが、液体食品の種類、温度等によってレベルセンサのセンサ出力が変化してしまうので、液面レベルを精度良く検出することができず、液体食品の量を正確に検出することができない。
【０００７】
また、包材に空気を吹き付け、包材の変形量を測定する場合、空気を吹き付けた部分に液体が存在しているかどうかを判定することができるが、液体食品の量を検出することはできない。
【０００８】
そこで、包材内の液体食品にフロートを浮かせ、フロートの移動量に基づいて液面レベルを検出するようにした液量検出装置が考えられる。
【０００９】
図２は液量検出装置の例を示す斜視図、図３は液量検出装置の例を示す断面図である。
【００１０】
図において、１２はチューブ状の包材、５２は該包材１２内に図示されない液体食品を充填するための供給パイプであり、該供給パイプ５２は、包材１２内において下端を液体食品内に浸漬（せき）させた状態で配設される。また、１３は包材１２内の液体食品に浮かせて、かつ、前記供給パイプ５２に沿って上下方向に移動自在に配設された筒状のフロートである。そして、該フロート１３は、供給パイプ５２に対して安定した状態で移動することができるように、中空に形成されたステンレス製の筒状体から成り、かつ、所定の長さを有し、液体食品内において浮いた状態で、上端の近傍の所定の部分が液体食品の液面より上方に突出し、残りの部分が液体食品内に浸漬するように浮力が設定される。また、フロート１３が供給パイプ５２に対して円滑に移動することができるように、フロート１３の内周面と供給パイプ５２の外周面との間に所定の隙（すき）間が形成される。なお、前記供給パイプ５２はガイドとして機能する。
【００１１】
そして、前記包材１２内の液体食品の液面レベルが過剰に低くなったときに、供給パイプ５２からフロート１３が外れないように、供給パイプ５２の下端の近傍の所定の箇所に下ストッパ１５が、前記包材１２内の液体食品の液面レベルが過剰に高くなったときに、フロート１３を所定の箇所で停止させるために、前記下ストッパ１５より所定の距離だけ上方に上ストッパ１６が取り付けられる。
【００１２】
ところで、前記フロート１３内の高さ方向における中央には、フロート１３の円周方向における１０箇所にＮ極を径方向外方に、Ｓ極を径方向内方に向けて被検出部としてのコバルト製の永久磁石１７が等ピッチで配設される。また、前記包材１２の外方に、フロート１３の移動方向に沿って所定の長さを有する検出部としてのセンサ１８が配設される。したがって、該センサ１８と最も近接して配設された永久磁石１７によって発生させられた磁束が、センサ１８の長さ方向における所定の箇所を鎖交することにより、永久磁石１７の位置を検出し、該永久磁石１７の位置に対応する液面レベルを検出することができる。
【００１３】
なお、前記永久磁石１７はフロート１３の円周方向における複数の箇所に配設されるので、液体食品の流れ等によってフロート１３が回転させられても、いずれかの永久磁石１７がセンサ１８と近接させられることになる。その結果、液面レベルを確実に検出することができる。
【００１４】
ところが、前記永久磁石１７は材料の価格が高いので、液量検出装置のコストが高くなってしまう。
【００１５】
本発明は、前記従来の液量検出装置の問題点を解決して、コストを低くすることができる液量検出装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の液量検出装置においては、液体食品が充填されたチューブ状の包材と、該包材の外方に配設された検出部と、前記包材内に上下方向に延在させて配設されたガイドと、前記包材内の液体食品に浮かせて、かつ、前記ガイドに沿って上下方向に移動自在に配設されたフロートとを有する。
【００１７】
そして、該フロートは、前記ガイドに対して回転が規制され、前記検出部と対向させて配設された永久磁石を備える。
【００１８】
本発明の他の液量検出装置においては、さらに、前記フロートは貫通孔を有する。
【００１９】
そして、前記ガイドは前記貫通孔を貫通して延在させられる。
【００２０】
本発明の更に他の液量検出装置においては、さらに、前記ガイドの外周面及び貫通孔の内周面は、ガイドに対してフロートの回転を規制するための回転規制面を構成する。
【００２１】
本発明の更に他の液量検出装置においては、さらに、前記回転規制面は非円形の形状を有する。
【００２２】
本発明の更に他の液量検出装置においては、さらに、前記永久磁石は、前記ガイドに対するフロートの回転位置ごとに前記検出部と対向させて配設される。
【００２３】
本発明の更に他の液量検出装置においては、さらに、前記フロートは、所定の位置に、フロートの回転位置を表す標示部を備える。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図４は本発明の第１の実施の形態における充填機の概略図である。
【００２６】
図に示されるように、ウェブ状の包材１１は、リール３１の状態でカセット３２に収容され、該カセット３２を介して充填機の図示されない繰出部にセットされる。前記包材１１は、紙基材、及び該紙基材の両面に樹脂としてのポリエチレン樹脂のフィルムが被覆された可撓性の積層体から成り、必要に応じて紙基材とフィルムとの間にアルミニウム箔、ガスバリヤ性樹脂等から成るバリヤ層が形成され、包装容器３３の表面に相当する部分にあらかじめ外装用の印刷が施される。
【００２７】
前記繰出部から繰り出された包材１１は、送り装置によって間欠的に搬送され、ガイドローラ３４、フィードローラ３５、テンションローラ３６、曲げローラ３７等を介して印字ユニット３８に送られ、該印字ユニット３８において、包材１１の一括表示欄に包装容器３３の製造日等が印字される。そして、製造日等が印字された包材１１は、ストリップアプリケータ３９に送られ、該ストリップアプリケータ３９によって図示されないストリップテープが貼（ちょう）着される。
【００２８】
該ストリップテープが貼着された包材１１は、曲げローラ４０、４１を介して殺菌槽４２に送られ、該殺菌槽４２において過酸化水素等の殺菌液によって殺菌される。なお、４３は殺菌槽４２の底部トレイである。続いて、包材１１は、カレンダローラ４４を介してエヤナイフ４５に送られ、該エヤナイフ４５によって乾燥させられた後、上部成形リング４８、可動成形リング４９、分割成形リング５０及び下部成形リング５１によって徐々に変形させられてチューブ状にされ、その間に、包材１１は縦シール装置５５によって縦方向にシールされ、供給パイプ５２を介して供給された内容物として、牛乳、ジュース等の液体食品がチューブ状の包材１２内に充填される。
【００２９】
そして、前記液体食品が充填された前記包材１２は、チューブ支持リング５７によって案内され、横シール装置及び切断装置としての図示されないシール・切断装置に送られ、該シール・切断装置によって挟まれ、所定の間隔ごとに横方向にシールされ、切断されて枕状の原型容器２３が形成される。
【００３０】
続いて、該原型容器２３は、最終成形搬送装置５８によって搬送されるとともに、所定の形状に成形され、一定量の液体食品を収容する包装容器３３が完成する。
【００３１】
ところで、前記包材１２の搬送方向における縦シール装置５５及び下部成形リング５１より下流側に、液量検出装置６１が配設され、該液量検出装置６１によって包材１２内の液面レベルを検出することにより、包材１２に充填された液体食品の量を検出することができる。
【００３２】
次に、液量検出装置６１について説明する。
【００３３】
図１は本発明の第１の実施の形態における液量検出装置を示す断面図、図５は本発明の第１の実施の形態における液量検出装置の斜視図である。
【００３４】
図において、１２はチューブ状の包材、５２は該包材１２内に図示されない液体食品を充填するための筒状の供給パイプであり、該供給パイプ５２の外周面は、非円形の形状、本実施の形態においては、３個以上の頂点を備えた多角形としての二等辺三角形の形状を有し、供給パイプ５２は、包材１２内において下端を液体食品内に浸漬させた状態で開口させ、上下方向に延在させて配設される。前記供給パイプ５２内に液体食品の供給路１４が形成される。
【００３５】
前記供給パイプ５２を包囲し、包材１２内の液体食品に浮かせて、かつ、前記供給パイプ５２に沿って上下方向に移動自在に筒状のフロート７３が配設される。そのために、前記フロート７３は、供給パイプ５２を貫通させるための貫通孔７６を有する。前記フロート７３の外周面は、任意の形状を備えるが、本実施の形態においては、フロート７３が包材１２内を上下方向に円滑に移動することができるように、円形の形状を有する。
【００３６】
また、貫通孔７６の内周面は、前記供給パイプ５２の外周面の形状に対応させて形成され、本実施の形態においては、二等辺三角形の形状を有する。供給パイプ５２の外周面と貫通孔７６の内周面との間には、フロート７３が供給パイプ５２に沿って上下方向に円滑に移動することができるように、わずかな隙間が形成される。
【００３７】
この場合、供給パイプ５２はフロート７３を案内するガイドとして機能するとともに、フロート７３が供給パイプ５２の軸回りに回転するのを規制する回転規制部材として機能する。そのために、前記供給パイプ５２の外周面及び貫通孔７６の内周面は、供給パイプ５２に対してフロート７３が軸回りに回転するのを規制するように、回転規制面を構成する。
【００３８】
そして、前記フロート７３は、供給パイプ５２に対して安定した状態で移動することができるように、中実又は中空に形成された樹脂製の筒状体から成り、かつ、所定の長さを有し、液体食品内において浮いた状態で、上端の近傍の所定の部分が液体食品の液面より上方に突出し、残りの部分が液体食品内に浸漬するように浮力が設定される。
【００３９】
そして、前記包材１２内の液体食品の液面レベルが過剰に低くなったときに、供給パイプ５２からフロート７３が外れないように、供給パイプ５２の下端の近傍の所定の箇所に、フロート７３の上下方向における位置を規制する第１の規制部材としての下ストッパ１５が、前記包材１２内の液体食品の液面レベルが過剰に高くなったときに、フロート７３を所定の箇所で停止させるために、前記下ストッパ１５より所定の距離だけ上方に、フロート７３の上下方向における位置を規制する第２の規制部材としての上ストッパ１６が取り付けられる。
【００４０】
ところで、前記フロート７３内の所定の箇所、本実施の形態においては、高さ方向におけるほぼ中央で、かつ、貫通孔７６の周方向における前記二等辺三角形の底辺の中央とフロート７３の外周面との間に、コバルト製の永久磁石７４が配設される。該永久磁石７４は、被検出部を構成し、そのために、第１の極としてのＮ極を径方向外方に、第２の極としてのＳ極を径方向内方に向けて配設される。
【００４１】
また、前記包材１２の外方における包材１２の外周面と近接する位置に、所定の長さを有する検出部としてのセンサ１８が、フロート７３の移動範囲にわたって、かつ、前記永久磁石７４と対向させて配設される。
【００４２】
したがって、永久磁石７４によって発生させられた磁束が、センサ１８の長さ方向における所定の箇所を鎖交することにより、永久磁石７４の位置を検出し、該永久磁石７４の位置に対応する液面レベルを検出することができる。この場合、フロート７３内に一つの永久磁石７４を配設するだけで液面レベルを検出することができるので、液量検出装置６１のコストを低くすることができる。
【００４３】
ところで、前述されたように、前記供給パイプ５２の外周面及び貫通孔７６の内周面は、いずれも二等辺三角形の形状を有し、供給パイプ５２に対してフロート７３が軸回りに回転するのを規制するように、回転規制面を構成する。したがって、液体食品の流れ等によってフロート７３が回転させられることはなく、永久磁石７４とセンサ１８とを常に対向させることができる。すなわち、フロート７３内に一つの永久磁石７４を配設するだけで液面レベルを確実に検出することができる。
【００４４】
また、回転規制面が二等辺三角形の形状を有するので、供給パイプ５２の外周面を構成する二等辺三角形の各辺と、貫通孔７６の内周面を構成する二等辺三角形の各辺とを一致させない限り、フロート７３を取り付けることができない。したがって、供給パイプ５２に対してフロート７３を誤って組み付けることがなく、センサ１８と永久磁石７４とを確実に対向させることができる。
【００４５】
本実施の形態においては、永久磁石７４は、第１の極としてのＮ極を径方向外方に、第２の極としてのＳ極を径方向内方に向けて配設されるようになっているが、永久磁石７４のＮ極を径方向内方に、Ｓ極を径方向外方に向けて配設することもできる。
【００４６】
次に、フロート７３の他の例について説明する。
【００４７】
図６は本発明の第１の実施の形態におけるフロートの他の例を示す断面図である。
【００４８】
図において、７３はフロート、７４は永久磁石、７６は貫通孔である。この場合、供給パイプ５２（図５）の外周面及び貫通孔７６の内周面は、多角形の形状として台形の形状を有する。したがって、例えば、供給パイプ５２の外周面を構成する台形の各辺と、貫通孔７６の内周面を構成する台形の各辺とを一致させない限り、フロート７３を取り付けることができない。その結果、供給パイプ５２に対してフロート７３を誤って組み付けることがなく、センサ１８と永久磁石７４とを確実に対向させることができる。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５０】
図７は本発明の第２の実施の形態におけるフロートの第１の例を示す断面図、図８は本発明の第２の実施の形態におけるフロートの第２の例を示す断面図、図９は本発明の第２の実施の形態におけるフロートの第３の例を示す断面図、図１０は本発明の第２の実施の形態におけるフロートの第４の例を示す断面図である。
【００５１】
図において、７３はフロート、７４、８１は被検出部としての永久磁石、７６は貫通孔である。ガイド及び回転規制部材として機能する供給パイプ５２（図５）の外周面及び貫通孔７６の内周面は、図７に示される第１の例の場合、非円形の形状として楕（だ）円の形状を、図８に示される第２の例の場合、多角形の形状として長方形の形状を、図９に示される第３の例の場合、多角形の形状として平行四辺形の形状を、図１０に示される第４の例の場合、多角形の形状として、対向する所定の二辺が長くされた六角形の形状を有し、回転規制面を構成する。
【００５２】
本実施の形態においては、フロート７３を供給パイプ５２の軸回りに１８０〔°〕回転させた場合にも貫通孔７６は同じ形状を有する。そこで、貫通孔７６を挟んで永久磁石７４と１８０〔°〕離れた位置にも永久磁石８１が配設される。
【００５３】
このように、前記供給パイプ５２に対するフロート７３の回転位置ごとに永久磁石７４、８１が前記センサ１８と対向させて配設されるので、供給パイプ５２に対してフロート７３を誤って組み付けることがなく、センサ１８と永久磁石７４、８１の一方とを確実に対向させることができる。
【００５４】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００５５】
図１１は本発明の第３の実施の形態におけるフロートの第１の例を示す断面図、図１２は本発明の第３の実施の形態におけるフロートの第２の例を示す断面図、図１３は本発明の第３の実施の形態におけるフロートの第３の例を示す断面図、図１４は本発明の第３の実施の形態におけるフロートの第４の例を示す断面図、図１５は本発明の第３の実施の形態におけるフロートの第５の例を示す断面図である。
【００５６】
図において、７３はフロート、７４、８１〜８７は被検出部としての永久磁石、７６は貫通孔である。ガイド及び回転規制部材として機能する供給パイプ５２（図１）の外周面及び貫通孔７６の内周面は、図１１に示される第１の例の場合、多角形の形状として正三角形の形状を、図１２に示される第２の例の場合、多角形の形状として正方形の形状を、図１３に示される第３の例の場合、多角形の形状として正五角形の形状を、図１４に示される第４の例の場合、多角形の形状として正六角形の形状を、図１５に示される第５の例の場合、多角形の形状として正八角形の形状を有する。
【００５７】
フロート７３を供給パイプ５２の軸回りに、第１の例においては１２０〔°〕、第２の例においては９０〔°〕、第３の例においては７２〔°〕、第４の例においては６０〔°〕、第５の例においては４５〔°〕回転させた場合にも、貫通孔７６は同じ形状を有する。そこで、フロート７３の円周方向において、永久磁石７４のほかに、回転位置ごとに、すなわち、第１の例においては１２０〔°〕ごとに永久磁石８１、８２が、第２の例においては９０〔°〕ごとに８１〜８３が、第３の例においては７２〔°〕ごとに８１〜８４が、第４の例においては６０〔°〕ごとに８１〜８５が、第５の例においては４５〔°〕ごとに８１〜８７が配設される。したがって、供給パイプ５２に対してフロート７３を誤って組み付けることがなく、センサ１８と永久磁石７４、８１〜８７の一つとを確実に対向させることができる。
【００５８】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００５９】
図１６は本発明の第４の実施の形態におけるフロートの例を示す断面図である。
【００６０】
図において、７３はフロート、７４は被検出部としての永久磁石、７６は貫通口、９１は、フロート７３の所定位置、本実施の形態においては、永久磁石７４の径方向外方におけるフロート７３の表面に、フロート７３の回転位置を表す標示部としてのマークである。
【００６１】
この場合、マーク９１によって、フロート７３の回転位置が分かるので、ガイド及び回転規制部材としての供給パイプ５２（図１）に対してフロート７３を誤って組み付けることがなく、センサ１８と永久磁石７４とを確実に対向させることができる。したがって、フロート７３には一つの永久磁石７４を配設するだけでよいので、液量検出装置６１のコストを低くすることができる。
【００６２】
本実施の形態においては、永久磁石７４の径方向外方におけるフロート７３の表面にマーク９１を配設するようにしているが、永久磁石７４との位置関係が明らかな他の任意の箇所にマークを配設することもできる。
【００６３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、液量検出装置においては、液体食品が充填されたチューブ状の包材と、該包材の外方に配設された検出部と、前記包材内に上下方向に延在させて配設されたガイドと、前記包材内の液体食品に浮かせて、かつ、前記ガイドに沿って上下方向に移動自在に配設されたフロートとを有する。
【００６５】
そして、該フロートは、前記ガイドに対して回転が規制され、前記検出部と対向させて配設された永久磁石を備える。
【００６６】
この場合、ガイドに対してフロートの回転が規制されるので、フロート内に永久磁石を配設するだけで液面レベルを検出することができ、包材に充填された液体食品の量を検出することができる。
【００６７】
また、液量検出装置のコストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における液量検出装置を示す断面図である。
【図２】液量検出装置の例を示す斜視図である。
【図３】液量検出装置の例を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における充填機の概略図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における液量検出装置の斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるフロートの他の例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるフロートの第１の例を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるフロートの第２の例を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるフロートの第３の例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるフロートの第４の例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態におけるフロートの第１の例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態におけるフロートの第２の例を示す断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態におけるフロートの第３の例を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態におけるフロートの第４の例を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態におけるフロートの第５の例を示す断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態におけるフロートの例を示す断面図である。
【符号の説明】
１２    包材
１８    センサ
５２    供給パイプ
６１    液量検出装置
７３    フロート
７４、８１〜８７    永久磁石
７６    貫通孔
９１    マーク
【図１】
2005061838.tif 000003
【図２】
2005061838.tif 000004
【図３】
2005061838.tif 000005
【図４】
2005061838.tif 000006
【図５】
2005061838.tif 000007
【図６】
2005061838.tif 000008
【図７】
2005061838.tif 000009
【図８】
2005061838.tif 000010
【図９】
2005061838.tif 000011
【図１０】
2005061838.tif 000012
【図１１】
2005061838.tif 000013
【図１２】
2005061838.tif 000014
【図１３】
2005061838.tif 000015
【図１４】
2005061838.tif 000016
【図１５】
2005061838.tif 000017
【図１６】
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